- Differenza tra Forward e Fly-back Converter
- Schema del circuito per il convertitore di andata
- Funzionamento del circuito del convertitore di andata
Sono disponibili vari circuiti o metodi per la costruzione di alimentatori switching (SMPS). SMPS viene utilizzato per generare tensione CC controllata e isolata da una fonte di alimentazione CC non regolata. Il circuito del convertitore diretto è simile al circuito del convertitore fly-back ma è più efficiente del circuito del convertitore fly-back. Il convertitore diretto viene utilizzato principalmente per le applicazioni che richiedono una maggiore potenza in uscita (nell'intervallo da 100 a 200 watt).
Il convertitore diretto è fondamentalmente un convertitore buck da CC a CC con integrazione del trasformatore. Se il trasformatore ha più avvolgimenti di uscita, è anche possibile aumentare o diminuire la tensione di uscita. Fornisce inoltre isolamento galvanico per il carico.
Il circuito convertitore di andata è costituito da un circuito di controllo dotato di un dispositivo di commutazione ad alta velocità, un trasformatore il cui lato primario è collegato al circuito di controllo e il lato secondario è collegato al circuito di filtraggio. L'uscita raddrizzata dall'avvolgimento secondario dei trasformatori è collegata al carico.
Come da schema a blocchi sopra, quando l'interruttore è acceso, l'ingresso viene applicato all'avvolgimento primario del trasformatore e viene visualizzata una tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore. Pertanto, la polarità del punto degli avvolgimenti del trasformatore è positiva, a causa di ciò il diodo D1 viene polarizzato in avanti. Quindi la tensione di uscita del trasformatore viene alimentata al circuito del filtro passa basso che è collegato al carico. Quando l'interruttore è spento, la corrente negli avvolgimenti del trasformatore scende a zero (supponendo che il trasformatore sia ideale).
Differenza tra Forward e Fly-back Converter
S. No. | Convertitore in avanti | Convertitore fly-back |
1. | Convertitore buck isolato trasformatore | Essenzialmente una topologia Buck-Boost |
2. | Richiede un altro induttore di uscita aggiuntivo | Non richiesto |
3. | È necessario ripristinare il circuito | Non richiesto |
4. | Nessun requisito per il condensatore di uscita | necessario |
5. | Più efficienza energetica | Inferiore al convertitore di andata |
6. | Più costoso del convertitore flyback | Più economico rispetto al convertitore forward |
7. | Memorizza l'energia nell'induttore quando il transistor si accende e trasferisce l'energia immagazzinata quando il transistor è spento | Il trasformatore del convertitore diretto non immagazzina energia |
Schema del circuito per il convertitore di andata
Funzionamento del circuito del convertitore di andata
Mode-I: modalità di alimentazione
Il convertitore diretto ha detto di essere in modalità di alimentazione quando il transistor è in stato ON. In questa condizione la tensione di alimentazione è collegata all'avvolgimento del lato primario del trasformatore e anche il diodo D1 viene polarizzato direttamente in questa condizione. Il diodo D2 non condurrà in questa condizione, poiché rimarrà polarizzato invertito. Entrambi gli avvolgimenti iniziano a condurre simultaneamente quando il transistor è nello stato ON. L'uscita sul lato secondario del trasformatore dipende dal rapporto di rotazione (Np / Ns) del trasformatore. E questa tensione di uscita viene applicata al circuito secondario, che consiste nel filtro LC. La massima tensione di uscita ricevuta, in caso di trasformatore ideale, al carico sarà:
(Ns / Np) * Edc
Dove, Edc è la tensione di alimentazione in ingresso
Np è no. dell'avvolgimento primario
Ns è no. dell'avvolgimento secondario
Mode-II: modalità a ruota libera
Il convertitore diretto ha detto di essere in modalità a ruota libera quando il transistor è in stato OFF. Quando il transistor si spegne, la corrente degli avvolgimenti del trasformatore scende a zero (idealmente). D1 sarà polarizzato inversamente in questa condizione, quindi separa la sezione di uscita del circuito dal trasformatore e dall'ingresso. Tuttavia, l'induttore sul lato secondario mantiene un flusso continuo di corrente attraverso il diodo a ruota libera D2. Poiché l'ingresso è separato, non vi è flusso di corrente dall'ingresso, ma la tensione di carico viene comunque mantenuta pressoché costante dal condensatore carico e dall'induttore. L'energia immagazzinata nell'induttore e il condensatore si dissipa lentamente nel carico. Prima che si dissipi completamente, il transistor si riaccende per terminare la modalità a ruota libera e per mantenere l'entità della tensione di carico entro la banda di tolleranza richiesta.Dopo aver simulato il circuito sopra, otterremo la forma d'onda di uscita come mostrato di seguito:
La frequenza di commutazione del convertitore diretto è compresa tra 100 kHz o più.